Els mètodes de producció de negre de carboni

Hi ha tres tipus principals: mètode de forn, mètode de tanc i mètode de craqueig tèrmic.
Mètode del forn
El negre de carboni es genera a partir del gas natural o del petroli altament aromàtic mitjançant la combustió incompleta o la piròlisi en un reactor. Aquest tipus de negre de carboni s'anomena negre de forn. És el tipus amb més producció i més varietats entre els tipus de negre de carboni. La diferència significativa entre el negre del forn, el negre del canal i el negre tèrmic és que el grau de sinterització o aglomeració de les seves partícules es pot ajustar segons els diferents usos. Per tant, els negres de forn del mateix rang de mida de partícules es divideixen en diversos derivats amb estructures diferents. A més, el contingut d'oxigen del negre del forn sol ser inferior al del negre del canal (menys de l'1%) i la superfície és neutra o dèbilment alcalina. La característica de la producció de negre del forn és que el combustible es crema al reactor per proporcionar la calor necessària per al craqueig de les matèries primeres. Els processos de combustió i craqueig es produeixen simultàniament. Segons les diferents formes de matèries primeres utilitzades, la producció de negre del forn es pot dividir en dos tipus: mètode de forn de gas i mètode de forn d'oli. Les matèries primeres i el combustible utilitzats en el mètode del forn de gas són el gas natural. El combustible del mètode del forn de petroli pot ser gas natural, gas del forn de coc o hidrocarburs líquids, i les matèries primeres són olis alts aromàtics, com ara quitrà d'etilè i oli d'antracè. En el flux del procés de producció de negres del forn (vegeu la figura), el forn de reacció és l'equip bàsic. La producció de diferents tipus de negre de forn requereix l'ús de reactors amb diferents mides estructurals. L'aire i el combustible es cremen al reactor, i les matèries primeres són atomitzades i ruixades a la flama de combustió, on es pirolitzen a alta temperatura per generar negre de carboni. El negre de carboni es suspèn en el gas de combustió per formar fum. Després d'un refredament ràpid, el gas de combustió s'envia al preescalfador d'aire i al preescalfador d'oli per a un refredament addicional i, finalment, s'envia al filtre de bossa. El negre de carboni separat s'envia al granulador per a la granulació i després s'asseca a l'assecador.
Mètode ranura
El negre de carboni es produeix utilitzant gas natural com a matèria primera principal i l'acer del canal com a superfície de contacte de la flama. Aquest tipus de negre de carboni s'anomena negre de canal. En comparació amb el negre del forn i el negre tèrmic, les seves partícules són més fines i la seva superfície específica és més gran. Al mateix temps, a causa del mètode de producció específic, la seva superfície està oxidada i conté més grups funcionals que contenen oxigen i és àcida. Aquest tipus de partícules de negre de carboni té un baix grau d'aglomeració. Com que conté més grups funcionals que contenen oxigen, pot retardar la velocitat de vulcanització del cautxú, millorar la resistència a la intempèrie de la poliolefina i donar a la tinta una bona fluïdesa i un bon rendiment d'impressió.
Cracking tèrmic
Utilitzant gas natural, gas de coc o hidrocarburs líquids pesats com a matèries primeres, el negre de carboni es produeix mitjançant piròlisi a alta temperatura en absència d'oxigen i flama, que s'anomena negre tèrmic. Té la superfície específica més baixa entre les varietats de negre de carboni. Bàsicament existeix com una partícula esfèrica única i no es sinteritza ni s'uneix en agregats. El seu contingut d'oxigen superficial també és molt petit (0,1% a 0,3%). Hi ha tres varietats principals de negre tèrmic: negre tèrmic mitjà, negre tèrmic mitjà no contaminant i negre tèrmic fi. La superfície específica d'adsorció de nitrogen del negre tèrmic mitjà és de 6~10m2/g, i la del negre tèrmic fi és de 10~15m2g.
Conversió de diòxid de carboni
La tecnologia desenvolupada per l'Institut d'Enginyeria de Processos Tèrmics de l'Institut Tecnològic de Karlsruhe (KIT) extreu el diòxid de carboni directament de l'atmosfera i el converteix en negre de carboni.